[发明专利]一种适用于感应电机转子故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于故障诊断技术领域，尤其是一种适用于感应电机转子故障诊断方法。

背景技术

感应电机具有结构简单、价格低廉的优点而在工业、农业、交通运输、国防工业及日常生活中得到了广泛的应用。然而，电机在长时间的运行后，可能会出现各种故障。在故障初期，若没有发现故障并进行合适的处理，故障会进一步扩大，并造成整个系统的非预期停机，并因此会带来巨大的经济损失甚至给工作人员带来生命危险，因此，对一些重要场合的电机进行故障诊断具有重大的意义。

感应电机的故障主要分为定子匝间短路故障、转子故障、轴承故障及气隙偏心故障。其中，转子故障占到了所有故障的10％。

电机的转子发生故障后，电机处于异常运行或故障状态，这必然会引起电机中磁场和电场的变化。这会使电机的电流、瞬时功率、电磁场、转矩等发生变化，并引起电机产生振动和噪声等。因此，可通过检测上述量来实现电机的转子故障诊断。在这些方法中，最常用的方法是检测电机电流的方法，该方法称之为电机电流信号分析法。这种方法简单，且非侵入性，也不需要电机的参数信息。

然而，电机电流信号分析方法存在其自身的缺陷。该方法受负载等级、运行频率影响。同时，负载波动等可能使该方法造成误判。当电机闭环控制的时候，电机电流中的故障特征分量受控制器影响，因此当电机处于闭环控制时，电机电流信号分析方法的诊断效果不再可靠。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种适用于感应电机转子故障诊断方法。该方法简单，易于实现，可以有效地实现转子故障诊断。闭环及控制器对诊断结果的影响可忽略，因此该方法可用于闭环系统的感应电机转子故障诊断。同时，该方法能够区分电机的负载波动和转子故障。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种适用于感应电机转子故障诊断方法，包括以下步骤：

(1)测量电机的三相定子电压(v_a，v_b，v_c)，并据此计算电机零序电压中f_3-2s＝(3-2s)f频率分量的幅值V_3-2s或f_3-4s＝(3-4s)f频率分量的幅值V_3-4s。其中，f是电机的基波频率，s是电机的滑差。

(2)测量电机的三相定子电流(i_a，i_b，i_c)，并根据电机的电压和电流，计算电机的有功电流平均值

(3)故障判断。定义故障量化因子为或若FI≥thr，则表明电机的转子存在故障，且FI越大，表示故障越严重；若FI<thr，表明电机的转子不存在故障。其中，thr为阈值。其中，阈值的确定方法为：当电机的转子导条断裂一根时，测量故障量化因子FI的值，记为T₁，则阈值thr可取为0.3T₁。

进一步的，所述步骤(1)中，其计算包括如下步骤：

(1A)根据电机电压计算电机的零序电压v₀，其表达式为

(1B)对零序电压v₀进行傅里叶分析，并根据其波形频谱得到电机零序电压中f_3-2s＝(3-2s)f频率分量的幅值V_3-2s,或得到电机零序电压中f_3-4s＝(3-4s)f频率分量的幅值V_3-4s。

进一步的，所述步骤(2)中，有功电流平均值的计算包括以下步骤：

(2A)计算α轴和β轴电压和电流

(2B)根据瞬时功率理论计算α轴和β轴的有功电流

(2C)根据计算有功电流i_p，对i_p取平均值即可得到

本发明的有益效果是，本发明提供的转子故障诊断方法不仅能够实现电机的转子故障诊断，而且能够对故障进行量化；该方法计算简单，易于实现，不需要电机的参数；闭环及控制器对诊断结果的影响很小，因此该方法不仅可用于开环运行的电机，也可用于诊断闭环运行的电机，且不需要根据控制策略和控制器参数变化而更改阈值；能够区分电机的转子故障和负载波动，鲁棒性高。

附图说明

图1为本方案实验装置图；

图2为本发明具体实施步骤。

具体实施方式